胎压监测系统(TPMS)技术与设计考虑
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2024年轮胎压力监控增强汽车的安全性（3篇）
2024年轮胎压力监控增强汽车的安全性标题：____年轮胎压力监控增强汽车的安全性摘要：随着科技的不断发展，____年的汽车行业将迎来一个重要的技术突破——轮胎压力监控系统（TPMS）。
该系统利用先进的传感器和无线通信技术，能够实时监测车辆的轮胎压力，并及时向驾驶员提供警告。
这项技术的引入将大大提高汽车的安全性，降低事故风险，本文将详细介绍该技术的原理、优势以及对汽车行业的影响。
引言：轮胎是汽车行驶中最为关键的组件之一，其压力不足或过高都会对车辆的性能和安全性产生负面的影响。
传统上，驾驶员需要定期检查轮胎的压力，并调整至合适的水平。
然而，由于忙碌的生活和疏忽大意，很多人往往忽视了这一重要的维护工作，从而给自身和他人带来了潜在的风险。
幸运的是，随着技术的进步，TPMS的引入为解决这个问题提供了一个创新的解决方案。
接下来本文将重点介绍该技术的原理、优势以及对汽车行业的影响。
一、轮胎压力监控系统的原理轮胎压力监控系统通过在每个轮胎上安装传感器来实时监测轮胎的压力，并将数据传输到车辆的中央处理单元（CPU）。
这些传感器可以无线传输数据，也可以使用车辆的CAN总线进行通信。
一旦发现轮胎压力不足或过高，系统将立即发送警报信号给驾驶员，提示其进行相应的维修或调整。
这些传感器能够精确地测量轮胎内的压力，并将结果与预设的标准进行比较。
如果测量值超出了范围，系统将触发报警，驾驶员可以及时采取措施修复轮胎问题。
此外，传感器还具备温度监测功能，可以检测轮胎的温度是否异常，为驾驶员提供更全面的信息。
总之，TPMS系统通过精确的传感器和强大的数据分析能力，为驾驶员提供了全方位的轮胎监控。
二、轮胎压力监控系统的优势1. 提高行驶安全性：不合理的轮胎压力会导致行车不稳定、制动距离延长等问题，进而增加事故的发生概率。
TPMS系统能够帮助驾驶员及时发现轮胎压力问题，及时进行调整，保证车辆的稳定性和安全性。
2. 减少燃油消耗：轮胎压力过低会增加车辆的滚动阻力，导致燃油消耗的增加。
胎压监测系统的设计)
胎压监测系统的设计)胎压监测系统（TPMS）是一种车载安全系统，用于监测和报告车辆轮胎的实时胎压信息。
该系统通过传感器在车辆的每个轮胎上安装，并通过无线通信将胎压数据传输到车辆中央处理单元（ECU）或驾驶舱的仪表板上的显示屏上。
胎压监测系统的设计旨在提高驾驶员和乘员的安全性、减少车辆维修和保养成本，并提高燃油效率。
1.传感器选择：选用高质量、高精度的胎压传感器。
这些传感器应能在各种温度和地形条件下工作，并能精确测量每个轮胎的胎压。
2.传感器安装位置：传感器应安装在每个轮胎的气门上，并与轮胎的空气腔相连。
传感器的安装位置应在车辆结构和无线通信方面具有良好的稳定性和可行性。
3.数据传输：胎压传感器通过无线通信将数据传输到车辆的中央处理单元或仪表板上的显示屏。
这需要选择适当的无线通信技术并设计合适的通信协议。
传输的数据应具有较高的可靠性和实时性。
4.数据处理和分析：车辆中央处理单元或仪表板上的显示屏应具备处理和分析胎压数据的功能。
这将涉及到设计合适的算法和逻辑，用于判断胎压是否达到警戒线，并提供相应的警示。
5.用户界面：胎压监测系统应具备友好的用户界面，以便驾驶员或乘员能够方便地查看和理解胎压数据。
这可能包括数字显示、指示灯、声音警报等反馈机制。
6.警报和报警：系统应当能够根据实时胎压数据发出警报和报警。
这可以通过仪表板上的显示屏、声音警报、风格振动等方式实现，以提醒驾驶员注意胎压问题。
7.可靠性和安全性：胎压监测系统的设计应具备高可靠性和安全性。
这包括传感器的稳定性、数据传输的可靠性、系统的抗干扰能力以及反面攻击的安全性保障等。
8.故障检测和维护：系统应能检测传感器的故障情况，并提示用户进行维护和更换。
这可以通过系统的自检功能、传感器故障检测算法等手段实现。
9.系统集成和兼容性：胎压监测系统的设计应能与车辆的其他系统进行良好的集成，并具有良好的兼容性。
系统设计应考虑到不同车辆的需求和要求，以便可以广泛适用于不同类型的车辆和市场。
汽车胎压监测系统(TPMS)—自动匹配技术
２ 实现方案
Ａ ： 右 舯 轮 Ｂ ： 理 汽 车转 弯 时 ，四个 轮胎 行驶 的轨迹 都 不 同。 股情 况 下 ， 内侧 轮 胎和 外侧 轮胎 转 弯 圆弧 的圆 心是 相 同的 ， 但 是 由于 内侧轮 胎和 外 侧 的转 弯 半 径 不 同 ， 因此 外 侧 的 轮胎 行驶 距 离较 内侧 的轮胎 长 ； 另外 ，由于 后胎 的轨 迹 较前 胎 的弧度 更 小 ， 更 接 近 于直 线 ， 行 驶 距 离 较 前 胎 更 短 ，会 存 在 内轮 差 （ 如 图１ 所 示 ）， 以左 转 为例 ，行 驶轨 迹 长度 及速 度 由大 到小 依次 为右 前 胎 、 左 前胎 、右 后 胎 、左后 胎 ， 因此可 通过 各轮 位 发射 器 中加速 度传 感 器ｘ轴和 ｚ 轴 （ 如 图２ 所 示 ）的加速 度 信 息与 车 内接 收器 实 际接 收 的 信 号强 度信 息 ，综 合判 断 当前 轮胎 位置 ，其 中信 号 强度 作为 辅 助判 断 信息 。 ｘ 轴和ｚ 轴加 速 度 信 息 可通 过 车 辆转 弯 时 轮胎 内 的传 感 器检 测 得 到 ，信号 强度 信 息可通 过接 收 器检测 得 到 。
Ｅ Ｌ Ｅ ＣＴＲ ＯＮＩ ＣＳ Ｗ ０ＲＬ Ｄ ・
汔 车胎 压监 测 系统 （ Ｔ Ｐ ＭＳ） 一 自动 匹配 技市
惠州经济职 业技 术学院 乔晓 华 华 楚 霞
【 摘要 】 Ｔ Ｐ ＭＳ（ Ｔ ｉ ｒ ｅ Ｐ ｒ ｅ ｓ ｓ ｕ ｒ ｅ Ｍｏ ｎ ｉ ｔ ｏ ｒ ｉ ｎ ｇ Ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ，胎压监 测 系统 ） 是 一种 对车 辆轮 胎 的压 力、温 度 、电压 等进行 实时监测 的 系统 ，由安 装在 车 内的接 收 器和 安装 在轮 胎 内的发 射 器组 成 ，要 想 通过 该 系统 实现 对轮 胎 胎压 信息 监测 ，首 先 需将 接 收 器与发射 器进 行 匹配 。本 文主要 描述 了一种 实现 系统 自 动 匹配的技 术 ， 用户在 实 Ｉ ￣ － ／ ｆ ｌ 车过 程 中 自动 完成该 匹配 过程 ，无 需进 行任何 操 作 。
汽车胎压监测系统的设计方案
1 引言汽车在高速行驶中,轮胎故障是所有驾驶者最为担忧和最难预防的,也是突发性交通事故发生的重要缘故。
中国正进入家庭汽车的高速增加期，轮胎安满是汽车平安性能评判的重要指标，轮胎爆胎由于其不可预测性和不可操纵而成为突发性交通事故发生的重要缘故，造成庞大的经济损失和人员伤亡，极大地要挟着汽车的行驶平安。
适当的轮胎充气压力是保证汽车平安、平稳行驶的关键因素。
及时准确地对超过或低于轮胎压力标准范围的异样状态进行报警，是减少由轮胎爆胎引发的交通事故的有效途径。
于是汽车轮胎气压监测系统TPMS(Tire Pressure Monitoring System)开始取得开发与利用。
1．1 课题的背景据交警部门统计，轮胎爆胎、疲劳驾驶和超速行驶是造成高速公路交通事故的三个重要缘故，其中轮胎爆胎由于其不可预测性和不可操纵性而成为首要因素，在中国高速公路上发生的交通事故更有70%是由轮胎爆胎引发的。
据统计，在高速公路上发生的交通事故有70%-80%是由于爆胎引发的。
如何避免爆胎已成为平安驾驶的一个重要课题。
中国国家橡胶轮胎质量监督中心的专家分析，维持标准的轮胎气压行驶和及时发觉轮胎漏气是避免爆胎的关键。
而汽车胎压监视系统（TPMS：Tire Pressure Monitoring System）毫无疑问将是理想的工具。
凡世通（Firestone）轮胎的质量问题，造成了超过千人的伤亡，此事引发了业界和美国政府的高度关注，普利斯通/凡世通公司曾被迫一次收回650万只轮胎。
据美国汽车工程师学会最近的调查，美国每一年有26万交通事故是由于轮胎气压低或渗漏造成的，另外，每一年75%的轮胎故障是由于轮胎渗漏或充气不足引发的。
由于每一年造成的经济损失庞大，美国政府要求汽车制造商加速进展TPMS 系统，以求减少轮胎事故的发生。
针对这一问题，2001年7月，美国国家公路交通平安治理局（NHTSA）出台相应法案规定，法案要求到2007年，所有在美国销售的汽车都必需安装轮胎压力监视系统。
车辆胎压监测方案怎么写
车辆胎压监测方案怎么写随着汽车行业的发展和消费者对安全驾驶的重视，车辆胎压监测系统（TPMS）已经逐渐成为汽车行业的标配之一。
TPMS不仅有助于提高车辆安全性能，同时也可以减少车辆燃油消耗，延长轮胎使用寿命。
因此，车辆胎压监测方案的设计与实施显得尤为重要。
本文将介绍TPMS的基本原理和实施方案。
胎压监测系统的基本原理胎压监测系统是通过一组传感器来检测车辆的轮胎气压情况。
传感器会对轮胎的气压进行不断地测量和分析，然后将数据传输到中央处理器进行处理。
一旦轮胎的气压低于正常值，系统就会发出警告信号，提醒驾驶员进行检查调整。
胎压监测系统的传感器可以分为两种类型：间接式和直接式。
间接式胎压监测系统会利用车辆的轮速传感器和ABS系统来检测轮胎的气压情况。
而直接式胎压监测系统则是将压力传感器直接安装在轮毂上进行测量。
直接式胎压监测系统更精准、更灵敏，但其成本也相比间接式胎压监测系统更高。
一般而言，中高档车会采用直接式胎压监测系统，而低档车则会采用间接式胎压监测系统。
胎压监测方案的实施车辆胎压监测方案的实施需要从以下几个方面进行考虑：车型和胎压标准的选择不同的车型和轮胎规格需要有相应的胎压标准，车辆胎压监测方案的设计需要根据车型和轮胎规格的具体情况来确定合理的胎压监测标准。
传感器的选择和安装传感器的性能和精度会直接影响到胎压监测的准确性，因此需要选择合适的传感器，并且在安装时需要注意传感器的位置和安装角度。
通常情况下，传感器会安装在轮毂上，可以通过网络连接到车辆的监测系统。
在传感器的选择和安装方面，可以寻求专业的技术支持和建议。
警告机制的设置和实现车辆胎压监测系统需要有超出胎压安全范围的警告机制，以便及时告知驾驶员。
对于车辆胎压监测的警告机制，建议设置在达到临界胎压水平时发出声音或振动，并在车辆的显示屏上提示相应的警告信息。
此外，在车辆起动时或定期检查车辆时，也可以通过查询车辆胎压监测的历史记录来了解轮胎状况。
基于MPXY8300和STM32的汽车胎压监测系统设计
基于MPXY8300和STM32的汽车胎压监测系统设计汽车胎压监测系统（TPMS）是一种使用传感器监测车辆胎压的设备，旨在提醒驾驶员胎压异常，以确保行车安全。
本文将介绍基于MPXY8300压力传感器和STM32微控制器的汽车胎压监测系统的设计。
1.系统概述汽车胎压监测系统主要由以下几个部分组成：传感器模块、控制模块、显示模块和报警模块。
传感器模块负责测量胎压值并发送给控制模块，控制模块对胎压进行判断并控制显示模块和报警模块进行相应操作。
2.传感器模块设计MPXY8300压力传感器是一种具有高精度和低功耗的压力传感器，适用于胎压监测系统。
传感器模块将传感器与STM32微控制器进行连接，通过I2C或SPI接口发送胎压值给控制模块。
3.控制模块设计控制模块由STM32微控制器构成，负责接收传感器模块发送的胎压值，并进行胎压状态判断。
当胎压异常时，控制模块将控制显示模块显示对应的胎压状态，并通过报警模块发出声光报警信号。
4.显示模块设计显示模块采用液晶显示屏，用于显示每个轮胎的胎压值和胎压状态。
控制模块通过串口或并行接口与显示模块进行通信，并发送相应的显示信息。
5.报警模块设计报警模块主要由蜂鸣器和LED指示灯组成。
当胎压异常时，控制模块将控制蜂鸣器发出声音，并通过LED指示灯闪烁来提醒驾驶员。
6.系统工作流程系统在工作时，传感器模块不断测量胎压值并发送给控制模块。
控制模块接收到胎压值后，通过一定的算法进行胎压状态判断，如果胎压异常，则控制显示模块显示相应的胎压状态，并控制报警模块发出声光报警信号。
当胎压恢复正常时，系统将不再发出报警信号。
7.系统特点该系统采用了高精度和低功耗的MPXY8300压力传感器，能够准确测量胎压值。
通过STM32微控制器的处理和控制，能够实时监测胎压状态，并通过显示模块和报警模块提醒驾驶员。
同时，该系统还具有低功耗和可靠性高的特点。
总结：。
汽车胎压及温度检测系统TPMS设计
Ｔ ＭＳ的研究背 景 ．汽 Ｐ
在 汽 车 的 高 速 行 驶 中 ， 胎 故 障 是 所 轮 有 驾 驶 者 最 为 担 心 和 最 难 预 防 的 ， 是 突 也 发 性 交 通 事 故 发 生 的 重 要 原 因 。据 统 计 ， 在 高速 公 路上 有 ４ ％的 交通 事 故 是 由 于轮 ６ 胎 发 生 故 障 引起 的 ， 中 爆 胎 一 项 就 占轮 其 胎事 故 总量 的 ７ ％， 这一 比 例在 美 国更是 ０ 而
２． １工作原 理 直 接 式 ＴＰ ＭＳ主 要 由安 装 在 汽 车 轮 胎 内 的 压 力 、 温 度 传 感 器 和 信 号 处 理 单 元 （ ＣＵ） Ｍ 、ＲＦ发 射 器 组 成 的 ＴＰ ＭＳ发 射 模 块 ， 安 装 在 汽 车 驾 驶 台 上 的 包 括 数 字 信 和 号处 理单 元 （ Ｃ 的 ＲＦ接 收器 、液 晶显示 Ｍ Ｕ） 器 （ Ｃ ） 接受 模块 组 成 。其 系统如 图 １ Ｌ Ｄ的 所 描述 的。 般 情 况 下 ， 辆 轿 车 需要 ４个 ＴＰ 一 ＭＳ 发射 模块 和 １ Ｔ ＭＳ接 收器 ； 了提高 系 个 Ｐ 为 统 的 接 收 能 力 和 抗 干 扰 能 力 ， 统 安 装 时 系 需 要 在 汽 车 底 盘安 装 接 收 天 线 。直 接 安 装 Ｐｒｓｕ ｅ Ｍｏ ｉｏｉ ｇ Ｓ ａｅ ｅｓ ｒ ｎｔｒｎ ｙ ｍ”的英 文缩 写 ， 形 成 了 ３代 ： 第 一 代 的 实 现 技 术 主 要 是 通 过 压 力 传 在 每 个 轮 胎 里 测 量 轮 胎 压 力 和 温 度 模 块 ， 主要 用 于 在 汽 车行 驶时 实 时 的 对 轮 胎 气压 进 行 自动 监 测 ， 轮 胎 漏 气 和 低 气 压 进 行 感 器 、 无 线 技 术 来 实 现 轮 胎 压 力 的 检 测 ， 将 测 量 得 到 的 信 号 调 制 后通 过 高频 无 线 电 对 ＲＦ 发 将 报 警 ， 保 障行 车 安 全 ， 驾 车 者 、乘 车人 它 通 过 将 压 力 传 感 器 与 轮 胎 的 气 阀 相 结 波 （ ） 射 出去 。 接 收 器 接 收 到 信 号 ， 以 是 合 ， 便 检 测 轮 胎 的 压 力 信 号 （ 前 的 轮 胎 各 个 轮 胎 的 压 力 和 温 度 数 据 显 示 在 屏 幕 以 以 的 生 命 安 全 保 障 预 警 系统 。 上 ， 驾 驶 者 参 考 。 如 果 轮 胎 的 压 力 或 温 供 度 出现 异 常 ， 中央 监 视 器 根据 异 常情 况 ， 发 出 不 同 的 报 警 信 号 ， 醒 驾 驶 者 采取 必 要 提 的措施 。 ２ ２ Ｔ ＭＳ系统硬 件组 成及 主要组 件选择 ． Ｐ Ｔ ＭＳ 收 模块 安 装 在驾 驶 室 内的 ， Ｐ 接 由 三 部 分组 成 ， 别 是 显示 屏 ， 位 单 片 机 及 分 一 射 频 收 发 芯 片 。 元 器 件 的 选 择 除 了 性 能 外 ， 度 范 围 一 般 要 求达 到 商 用 级标 准 即 温 图 １ 直接式 Ｔ ＭＳ系统结构 图 Ｐ
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２． １工作原 理 直 接 式 ＴＰ ＭＳ主 要 由安 装 在 汽 车 轮 胎 内 的 压 力 、 温 度 传 感 器 和 信 号 处 理 单 元 （ ＣＵ） Ｍ 、ＲＦ发 射 器 组 成 的 ＴＰ ＭＳ发 射 模 块 ， 安 装 在 汽 车 驾 驶 台 上 的 包 括 数 字 信 和 号处 理单 元 （ Ｃ 的 ＲＦ接 收器 、液 晶显示 Ｍ Ｕ） 器 （ Ｃ ） 接受 模块 组 成 。其 系统如 图 １ Ｌ Ｄ的 所 描述 的。 般 情 况 下 ， 辆 轿 车 需要 ４个 ＴＰ 一 ＭＳ 发射 模块 和 １ Ｔ ＭＳ接 收器 ； 了提高 系 个 Ｐ 为 统 的 接 收 能 力 和 抗 干 扰 能 力 ， 统 安 装 时 系 需 要 在 汽 车 底 盘安 装 接 收 天 线 。直 接 安 装 Ｐｒｓｕ ｅ Ｍｏ ｉｏｉ ｇ Ｓ ａｅ ｅｓ ｒ ｎｔｒｎ ｙ ｍ”的英 文缩 写 ， 形 成 了 ３代 ： 第 一 代 的 实 现 技 术 主 要 是 通 过 压 力 传 在 每 个 轮 胎 里 测 量 轮 胎 压 力 和 温 度 模 块 ， 主要 用 于 在 汽 车行 驶时 实 时 的 对 轮 胎 气压 进 行 自动 监 测 ， 轮 胎 漏 气 和 低 气 压 进 行 感 器 、 无 线 技 术 来 实 现 轮 胎 压 力 的 检 测 ， 将 测 量 得 到 的 信 号 调 制 后通 过 高频 无 线 电 对 ＲＦ 发 将 报 警 ， 保 障行 车 安 全 ， 驾 车 者 、乘 车人 它 通 过 将 压 力 传 感 器 与 轮 胎 的 气 阀 相 结 波 （ ） 射 出去 。 接 收 器 接 收 到 信 号 ， 以 是 合 ， 便 检 测 轮 胎 的 压 力 信 号 （ 前 的 轮 胎 各 个 轮 胎 的 压 力 和 温 度 数 据 显 示 在 屏 幕 以 以 的 生 命 安 全 保 障 预 警 系统 。 上 ， 驾 驶 者 参 考 。 如 果 轮 胎 的 压 力 或 温 供 度 出现 异 常 ， 中央 监 视 器 根据 异 常情 况 ， 发 出 不 同 的 报 警 信 号 ， 醒 驾 驶 者 采取 必 要 提 的措施 。 ２ ２ Ｔ ＭＳ系统硬 件组 成及 主要组 件选择 ． Ｐ Ｔ ＭＳ 收 模块 安 装 在驾 驶 室 内的 ， Ｐ 接 由 三 部 分组 成 ， 别 是 显示 屏 ， 位 单 片 机 及 分 一 射 频 收 发 芯 片 。 元 器 件 的 选 择 除 了 性 能 外 ， 度 范 围 一 般 要 求达 到 商 用 级标 准 即 温 图 １ 直接式 Ｔ ＭＳ系统结构 图 Ｐ
基于单片机的车胎压力监控系统的设计__开题报告
1．结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写2000字左右的文献综述：1.1 本课题的意义自从人类进入工业时代，汽车工业飞速发展，交通越来越便利，随之而引发的交通事故也不断地增多，其中由于轮胎问题引起事故的比例非常的高，因此人们对行驶中的轮胎压力进行了特别的关注。
轮胎压力影响着轮胎的寿命和汽车的使用性能。
据测试，汽车在时速160公里以上行驶时发生爆胎事故，驾乘人员的死亡率为100%。
爆胎已于疲劳驾车、超速行驶并列为中国道路交通的三大杀手。
其中，轮胎爆胎由于其不可预测性和无法控制而成为首要因素。
据统计，在中国高速公路上发生的交通事70%是由于爆胎引起的，而在美国这一比例高达80%，是各种比例最高的【1】。
本世纪初，由于凡世通（Firestone）轮胎的质量问题，造成了超过100人死亡和400人受伤，此事件引起了业界和美国政府的高度关注，普利斯通∕凡世通公司被迫收回650万只轮船。
据美国汽车工程学会的最近调查，美国每年有26万交通事故是由于轮胎压力低或渗透造成的，此外，每年75%的轮胎事故是出于轮胎渗透或充气不足引起的【2】。
因此安全驾驶成为了社会面临的一个严峻的问题，迫切希望与偶一种能够在汽车胎压过高或国低时可以报警提示驾驶员的装置出现，因此胎压监测系统——TPMS(Tire Pressure Monitoring Systems)应运而生。
轮胎是汽车的重要组成零部件，事关出行的安全。
我国目前没有防止爆胎的相关强制国家标准，但是中国企业正在研发比美国更为先进、安全的系统，不仅能自动监测胎压，而且还能对爆胎后实施安全救助。
如何解决汽车安全行驶问题，对于减少人们财产损失以及提高汽车运输的发展都具有非常重要的意义。
研究胎压监测系统的意义主要体现在以下几个方面：1)用户方面：给用户带来有效、方便、快捷的胎压监测方法，使用户坐在驾驶室里面就可以随时获得轮胎的气压信息；2)安全方面：TPMS可以及时发现轮胎气压问题，指导驾驶员进行冲放气，避免车祸的发生，保障行车安全；3) 社会效益方面：TPMS系统可以很较好的保障行车安全，将来会被越来越多的汽车生产厂家以及车主采用，社会需求也将会越来越大，经济效益也会随之增加。
基于单片机的汽车轮胎胎压监测系统的设计与实现-开题报告
国内对于 TPMS 的研究起步较晚，只是近几年才开始进行研究。最新的中华人民共和 国国家标准“机动车运行安全技术条件”中的安全防护装置条款中规定：“车长大于 6m 的长途客车和旅游客车、最大设计总质量大于 12000kg 的载货汽车和载货牵引车应安装 轮胎压力报警装置；有关部分机动车应安装轮胎压力报警装置的要求，自本标准发布之 日起第 25 个月开始对新注册车实施”。可见我国政府已经开始重视汽车轮胎气压监测设 备的发展和应用。
毕业设计（论文）开题报告
学生姓名
系部
汽车工程系
专业、班级
指导教师姓名
职称
副教授
从事 专业
计算机应用 是否外聘 □是■否
题目名称
基于单片机的汽车轮胎胎压监测系统的设计与实现
一、课题研究现状、选题目的和意义 （一)、研究现状
近年来汽车电子产品得到了飞速发展，并已经形成了独立的汽车电子产业。汽车轮 胎压力监视系统（Tire Pressure Monitoring System，TPMS）是一项集先进传感器技术、 无线通讯技术、信息处理实时测控技术、嵌入式系统应用技术等于一体的高新技术汽车 电子产品。TPMS实时的对汽车轮胎气压进行自动监测，对轮胎漏气，低气压，气压过高 及温度过高等轮胎状况进行预警，以保障汽车行驶安全。
吉林大学、北京理工大学、郑州大学、清华大学、上海交通大学、哈尔滨工业大学 等高校都有学者对直接型TPMS相关技术进行理论研究，设计出了一系列方案，也有一些 监测报警装置申报了专利。但是，国内厂家生产的TPMS基本是靠引进国外公司轮胎压力 监测系统开发平台及生产线，核心技术都掌握在国外厂家手中，基本没有自主知识产权 可言。目前国内的TPMS系统问题不少：安装繁琐、影响美观、整车厂难以配装；不能设 定标准胎压，无法保障轮胎合理使用：射频效率、编码纠错性能差、在恶劣环境下漏报 严重；能耗较高，不能达到TPMS系统应有的使用寿命要求；成本高昂，检测范围小，产 品通用性不高。TPMS在中国的研究刚刚开始起步。高校及科研院所方面，吉林大学孙宏 伟对现有F费scale方案进行了研究，提出了针对Ftcaale传感器MPXY8020A的温度补偿算 法；合肥工业大学沈俊峰提出了以SPl2传感器，PICl6F683处理器，以及T5754射频发射 器构成的轮胎压力检测方案￡12j；燕山’大学张启中通过分析轮速传感器脉冲数相对差 值的影响因素和影响规律，提出了基于脉冲数互比法气压异常报警系纠”；浙江大学， 屯子科技大学，中国科学院上海微系统与信息技术研究所等也有学者对TPMS进行了类似 的理论研列”。 （二）、选题的目的、意义 目的：随着世界经济的不断发展，基础投资的不断加大，以及公路设施的改善和高速公 路里程的迅速增加，公路交通的平均车速有了很大提高。但同时交通事故尤其是爆胎事 故、追尾事故也相应增加，给人民的生命财产造成重大损失。交通安全已成为国家和个 人越来越关注的重点。
毕业设计（论文）开题报告
学生姓名
系部
汽车工程系
专业、班级
指导教师姓名
职称
副教授
从事 专业
计算机应用 是否外聘 □是■否
题目名称
基于单片机的汽车轮胎胎压监测系统的设计与实现
一、课题研究现状、选题目的和意义 （一)、研究现状
近年来汽车电子产品得到了飞速发展，并已经形成了独立的汽车电子产业。汽车轮 胎压力监视系统（Tire Pressure Monitoring System，TPMS）是一项集先进传感器技术、 无线通讯技术、信息处理实时测控技术、嵌入式系统应用技术等于一体的高新技术汽车 电子产品。TPMS实时的对汽车轮胎气压进行自动监测，对轮胎漏气，低气压，气压过高 及温度过高等轮胎状况进行预警，以保障汽车行驶安全。
吉林大学、北京理工大学、郑州大学、清华大学、上海交通大学、哈尔滨工业大学 等高校都有学者对直接型TPMS相关技术进行理论研究，设计出了一系列方案，也有一些 监测报警装置申报了专利。但是，国内厂家生产的TPMS基本是靠引进国外公司轮胎压力 监测系统开发平台及生产线，核心技术都掌握在国外厂家手中，基本没有自主知识产权 可言。目前国内的TPMS系统问题不少：安装繁琐、影响美观、整车厂难以配装；不能设 定标准胎压，无法保障轮胎合理使用：射频效率、编码纠错性能差、在恶劣环境下漏报 严重；能耗较高，不能达到TPMS系统应有的使用寿命要求；成本高昂，检测范围小，产 品通用性不高。TPMS在中国的研究刚刚开始起步。高校及科研院所方面，吉林大学孙宏 伟对现有F费scale方案进行了研究，提出了针对Ftcaale传感器MPXY8020A的温度补偿算 法；合肥工业大学沈俊峰提出了以SPl2传感器，PICl6F683处理器，以及T5754射频发射 器构成的轮胎压力检测方案￡12j；燕山’大学张启中通过分析轮速传感器脉冲数相对差 值的影响因素和影响规律，提出了基于脉冲数互比法气压异常报警系纠”；浙江大学， 屯子科技大学，中国科学院上海微系统与信息技术研究所等也有学者对TPMS进行了类似 的理论研列”。 （二）、选题的目的、意义 目的：随着世界经济的不断发展，基础投资的不断加大，以及公路设施的改善和高速公 路里程的迅速增加，公路交通的平均车速有了很大提高。但同时交通事故尤其是爆胎事 故、追尾事故也相应增加，给人民的生命财产造成重大损失。交通安全已成为国家和个 人越来越关注的重点。
M4-17.胎压监测系统(TPMS)
更换或者调换胎压传感器位置需要对其进行重新匹配！ 必须注意避免损坏胎压传感器，扒胎机卸铲远离气门芯的位置！
11
相关知识
TPMS
D70胎压监控系统模块TPMS安装在车辆的左侧C柱内侧 TPMS模块用于接收胎压传感器的无线信号，并显示提示内容在组合仪表上；
更换TPMS模块后需要与传感器进行重新配对。
课程 模块
M4电气系统 4—车身电气
M4-17 胎压监测系统（TPMS）
1
课堂管理
禁止吸烟
积极参与
手机静音
准时出席
实习准则
记录要点
2
任务要求
能够阐述PEPS系统 能够描述工作原理 能够掌握系统检查 完成 M4-17：胎压监测系统（TPMS）练习单
3
相关知识
TPMS
胎压监测系统简称“TPMS”，这种技术可以通过记 录轮胎转速或安装在轮胎中的电子传感器，对轮胎的各 种状况进行实时自动监测，能够为行驶提供有效的安全 保障。 D系列采用的是直接式胎压监测系统，通过在轮胎里 面加装四个胎压监测传感器，在汽车静止或者行驶过程 中对轮胎气压和温度进行实时自动监测，并对轮胎高压、
16
相关知识
倒车辅助系统
北汽倒车辅助系统由控制模块、雷达传感 器、摄像头、导航屏、组合仪表等组成。
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倒车辅助系统
18
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倒车辅助系统
19
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倒车辅助系统
20
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倒车辅助系统
RVC—Rear View Camera 后视摄像头 后视摄像头是一种用于倒车影像拍摄以及动、静态倒车轨迹线集成模拟的安全辅助舒适性系统。 后视摄像头与车载显示屏配合并向驾驶员提供驻车影像辅助。
11
相关知识
TPMS
D70胎压监控系统模块TPMS安装在车辆的左侧C柱内侧 TPMS模块用于接收胎压传感器的无线信号，并显示提示内容在组合仪表上；
更换TPMS模块后需要与传感器进行重新配对。
课程 模块
M4电气系统 4—车身电气
M4-17 胎压监测系统（TPMS）
1
课堂管理
禁止吸烟
积极参与
手机静音
准时出席
实习准则
记录要点
2
任务要求
能够阐述PEPS系统 能够描述工作原理 能够掌握系统检查 完成 M4-17：胎压监测系统（TPMS）练习单
3
相关知识
TPMS
胎压监测系统简称“TPMS”，这种技术可以通过记 录轮胎转速或安装在轮胎中的电子传感器，对轮胎的各 种状况进行实时自动监测，能够为行驶提供有效的安全 保障。 D系列采用的是直接式胎压监测系统，通过在轮胎里 面加装四个胎压监测传感器，在汽车静止或者行驶过程 中对轮胎气压和温度进行实时自动监测，并对轮胎高压、
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胎压监测系统(TPMS)技术与设计考虑上网时间: 2006年09月22日打印版推荐给同仁发送查询TPMS对于提高汽车安全性有举足轻重的影响，轮胎是汽车和路面唯一直接接触的部分。
轮胎过于膨胀或处于充气不足状态都会影响汽车安全性。
有很多车祸都因轮胎出现状况而导致的。
美国高速公路安全协会（NHTSA）也因此立法强制实施TPMS。
TPMS的要求和设计挑战TPMS系统的要求有：低功耗、在恶劣环境下高度运行的可靠性、较小的压力传感器误差容限以及更长的工作寿命等。
为实现10年使用寿命这一目标，必须使用低功耗集成化部件。
电源管理因此成为首要的挑战。
在设计一个运行稳定、功效高的系统时，需要考虑的第一个因素就是软件。
因为车轮模块通常是用微控制器来执行命令的，所以应采用一种智能化算法实现预期的功效。
例如，每次都要将一个完整的8-bit参数传输到接收器吗？或者，传输一个1-bit参数低压报警信号是否更加有效？多长时间测量一次胎压？系统总是测量所有参数，还是对一个参数的测量次数比其它参数多？应由车轮模块执行参数计算还是接收器来执行？软件工程师在设计TPMS系统时必须考虑这些问题。
其次，使用低频功能是控制TPMS的非常有效的方法。
在使用低频接口时，感应模块可以始终处于电源关闭模式，这样功耗最低。
只有在收到唤醒信号后，传感器才会进行测量和数据传输。
除了降低功耗以外，低频接口还具备设计灵活性和其他一些优势。
例如，低频通讯可使系统通过低频接口向微控制器发送特定命令，以对轮胎进行重新校准和定位。
第三种降低功耗的方法是使用滚动开关来检测轮胎是静止的还是运行的。
因此，运算可通过如下方式进行——只有当车辆运行时，才进行相应的检测和/或传输。
一些TPMS传感器（比如SP30）集成了加速度计，该加速度计是一种检测车轮旋转的高G传感器。
因此，应用软件可以用这种方法编写——即当加速度计的读数低于某一水平时，表明车辆是静止的或者非常缓慢地行驶着，此时，TPMS可停止运行或以很低的频率运行。
一般的车辆在公路上行驶的平均时间大约为15%。
考虑到这一点，这种设计方案可以大幅度降低TPMS的功耗。
最后，通过选择低功耗元件并通过使用具有集成功能的元件来尽可能减少元件数量，可获得更高功率效率并降低系统总成本。
TPMS系统设计中还有一个非常重要的方面是传感器的介质兼容性。
传感器的精确性和可靠性在很大程度上受外部介质的影响，如潮湿、灰尘和其它物质如制动液等。
英飞凌的TPMS传感器SP30采用夹层工艺，由夹在两个玻璃层之间的单硅晶组成。
传感器元件具备卓越的介质兼容性，因为其气压入口朝向硅膜片的背面。
同时，芯片的封装方式也会影响传感器的性能。
英飞凌的SP30 TPMS传感器几年之前已进入批量生产，迄今为止已销售了数百万套。
随着市场不断要求更高的集成度和更低的系统成本，英飞凌将在2007年向亚太市场推出下一代产品SP35。
SP35将集成车轮模块所需的感应功能和发射功能。
这就意味着，MCU、传感器和射频发射器都被封装在一起。
与现有的SP30加外部射频发射器集成电路（IC）解决方案相比，SP35系统解决方案将减少一个组件。
图2：英飞凌的下一代TPMS传感器SP35框图SP35集成了气压传感器、加速度传感器、温度传感器、搭载片上闪存的8051微处理器、低频接收器接口以及315/433/868/915MHz射频发射器。
除减少组件数量外，它还可以降低系统总体成本，因为板卡设计更加简单，尺寸更小。
另外一项重要的设计挑战来自于无线控制，第一代TPMS发送器的设计采用SAW共振器的ASK调制技术来产生适当的发射频率。
该ASK系统虽然非常廉价，但却容易受到由于车轮（发送器安装在其上）旋转所导致的接收场强变化的影响。
出于这一原因，现在的TPMS都采用基于晶体振荡器的FSK调制方法和PLL 合成器来产生中心频率和频率牵引。
在许多OEM应用中，即使是在车轮高速旋转时，FSK都具备可靠的射频通讯功能。
英飞凌的超高频（UHF）发射器TDK51xxF系列设计用于315MHz、434MHz、868MHz和915 MHz等频段，可同时支持ASK调制和FSK调制。
该产品系列具备一个完全集成的锁相环（PLL）合成器和一个高效功率放大器以驱动环路天线。
其典型功耗为7mA（当电阻为50Ohm，射频输出功率为5dBm时），该设备可在-40°C到+125°C的汽车运行温度范围内运行。
英飞凌还提供用于不同频段的各种接收器芯片，集成了各种功能，这样系统设计人员就可使用最少的元件，从而降低系统成本。
在FSK调制模式下当接收频率为434MHz时，低达3.9-7.5mA的工作电流，以及高达-100dBm的敏感度。
（测定条件：FSK频偏为+/-50kHz，误码率为2xE-3比特误差率，曼彻斯特编码方式，数据率为4KHz，中频带宽为280KHz）。
无线控制设计考虑因素采用英飞凌TDK51xxF发射器时需要考虑以下因素：(1). 天线选择和匹配网络。
模拟和测试已经证明，与常规的接地天线相比，环路天线更加有效并且带宽更宽。
环路天线通常被印刷在电路板上，并且要适当匹配才能获得最佳效率。
但是，有几个常见的外界因素会影响天线的性能和阻抗，如手效应——会改变自由空间(?0)和金属物体附近的介电常数，而且这些因素对于获得准确的测量结果来说是至关重要的，并且必须被考虑在内。
这被证明是TPMS系统设计者所面临的一大挑战，因为天线必须在尽可能多的实时影响因素同时出现的情况下进行测量，即要同时调整天线电阻网以及安装在边框上或靠近底部的发射器模块。
(2). 功率模式。
在电源关闭模式下，整个芯片是不通电的，电流消耗一般为0.3nA。
通过将FSKDTA切换到HIGH（因为未连接PWDWN）可以进入PLL激活模式。
在这期间，PLL接通电源，但功率放大器关闭，以便在PLL需要稳定时避免不必要的功率辐射。
采用FSKDTA和ASKDTA进行FSK调制的功率模式示例（没有连接PDWN）图4：采用FSKDTA和ASKDTA进行FSK调制的功率模式示例（没有连接PDWN）PLL的导通时间主要由晶体振荡器的导通时间决定，当使用规定的晶体时，导通时间小于1 msec。
PLL本身需要大约10?s的时间锁定。
在PLL启用期间，电流消耗一般为3.5 mA。
TDK51xxF上的功率放大器由ASKDTA接通至HIGH位置。
在此期间，FSKDTA可以发送。
当将适当的变换网络应用于PAOUT时，集成电路的电流消耗一般为7mA。
(3). 晶体部分。
发射器晶体板应被屏蔽和接地，并且远离天线，以避免来自功率输出的干扰。
同样的原理，发射时钟输出应远离晶体输入，并且所有晶体迹线长度应尽可能短。
(4). 电路板接地。
在电路下面进行牢固的接地是很重要的，射频和集成电路（IC）接地应彼此分开。
(5.) 匹配元件布置。
所有匹配的元件彼此应尽量正交放置在接地平面上，如果可能的话，它们的并联匹配元件都应彼此分离。
(6). 天线设计部分。
天线应总是放置在“自由空间”（无交流电源接地）内并且应使天线与接地层的距离至少为5mm。
如果使用环路天线，必须进行对称设计。
(7). 去耦合电容布置。
去耦合电容必须尽可能靠近Vs和地。
英飞凌的TDA52xx是一种专门用于短程遥控的单片接收器。
超外差接收器（SHR）的基本结构由低噪声放大器（LNA）和前端的混频器构成，IC进行了高度集成并且只需很少的外部元件。
该器件包括一个低噪放大器（LAN）、双平衡混频器、完全集成的压控振荡器（VCO）、PLL合成器、晶体振荡器、带RSSI发生器的限幅器、PLL FSK解调器、数据滤波器、数据比较器（分割器）和峰值检波器等。
此外，该器件还具备断电功能以延长电池工作时间。
采用英飞凌TDA52xx接收器需要考虑以下因素。
图3：英飞凌的TDA5210超高频（UHF）接收器的框图(1). 用SAW滤波器克服外界干扰。
为提高选择性和镜频抑制比，可在天线和LAN入口之间放置一个SAW 前端滤波器。
这样即可有效克服带外干扰信号造成接收器堵塞的问题。
窄带前端SAW滤波器的功率，必须与输入侧的天线和位于输出侧的LNA相匹配，以获得扁平通带、低插入损耗和良好的抑制效应。
所有的PCB迹线都要尽可能短，以最小化寄生作用。
一般而言，由SAW滤波器供应商推荐的输入和输出匹配元件的值可以作为一个很好的参考指南。
(2). 提高接收器的灵敏度。
有很多可能影响到接收器灵敏度的因素，我们可以对每个因素进行调节以使接收器的灵敏度最优化。
为获得更好的灵敏度和接收器性能，从前端匹配、LNA/Mixer电路、中频滤波器和晶频、到数据滤波器和数据分割器都要进行仔细调节。
结论TPMS市场目前的主角是采用电池的直接系统。
无电池直接系统可能于2008年与ESP系统一道面向高端汽车推出。
预计到2011年，这种系统的销量将达到1.69亿套，其后5年之内的年均增长率将达到29%。
元件的正确选择、电源管理、介质兼容性、系统成本和射频设计都是工程师在设计直接TPMS时需要克服的主要设计难题，这些因素对于商业成功至关重要。
胡云发,陈毅豪,林俏伽英飞凌科技亚太有限公司。